-
Die
Erfindung betrifft ein Magnetjoch. Ebenso betrifft die Erfindung
ein mikromechanisches Bauteil. Des Weiteren betrifft die Erfindung
ein Herstellungsverfahren für ein Magnetjoch und ein mikromechanisches
Bauteil.
-
Stand der Technik
-
Mikromechanische
Bauteile weisen zum Verstellen eines Stellelements meistens einen
magnetischen und/oder einen elektrostatischen Antrieb auf. Ein derartiges
mikromechanisches Bauteil ist beispielsweise ein Mikrospiegel mit
einer um zwei Drehachsen verstellbaren Spiegelplatte.
-
Werden,
wie bei Mikrospiegel üblich, Bewegungen aus der Ebene heraus
gefordert, können in der Regel mittels eines magnetischen
Antriebs höhere Drehmomente auf das Stellelement ausgeübt
werden. Während für die elektrostatische Krafterzeugung
zum Verstellen des Stellelements häufig Spannungen von über
100 Volt notwendig sind, benötigt ein vergleichbarer magnetischer
Antrieb deutlich geringere Spannungen, die von einer Standardelektronik
zur Verfügung gestellt werden können. Weitere Vorteile
eines magnetischen Antriebs gegenüber einem elektrostatischen
Antrieb sind die in erster Näherung lineare Krafterzeugung
und die vernachlässigbaren Risiken eines Überschlags
oder eines Pull-ins.
-
Beispiele
für einen magnetische Antrieb zum Verstellen eines Stellelements
eines mikromechanischen Bauteils sind in der
EP 778 657 B1 und in der
WO 2005/078509 A2 beschrieben.
Die beschriebenen magnetischen Antriebe weisen jedoch mindestens
zwei Permanentmagnete auf, welche in einem bestimmten Abstand zueinander
angeordnet werden müssen. Aufgrund der abstoßenden
Kräfte der Permanentmagneten treten häufig Probleme
beim Zusammensetzen der magnetischen Antriebe auf.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Die
Erfindung schafft ein Magnetjoch mit den Merkmalen des Anspruchs
1, ein mikromechanisches Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs
4, ein Herstellungsverfahren für ein Magnetjoch mit den Merkmalen
des Anspruchs 8 und ein Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches
Bauteil mit den Merkmalen des Anspruchs 10.
-
Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass es mittels
eines Ausbildens von Flussleitschichten aus einem weichmagnetischen
Material möglich ist, die Richtung der Feldlinien eines
Magnetfeldes zu drehen. Die Ausbildung von einem Magnetjoch mit
mindestens zwei Paaren von Polstücken, welche in unterschiedlichen
Richtungen voneinander beabstandet sind, ermöglicht somit
eine lokale Drehung der Richtung der Feldlinien eines von dem Magnetjoch
aufgebauten Magnetfeldes.
-
Damit
liegt in dem ersten Spalt ein erstes Magnetfeld vor, dessen Feldlinien
parallel zu der ersten Richtung gerichtet sind. Demgegenüber
weist das zweite Magnetfeld in dem zweiten Spalt Feldlinien auf,
welche parallel zu der zweiten Richtung gerichtet sind.
-
Ein
wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass zur Erzeugung
eines Magnetfelds mit senkrechten Komponenten der ausgerichteten Feldlinien
gegenüber der ersten Richtung auf die Verwendung von mehreren
Magneten verzichtet werden kann. Somit entfallen auch die Probleme,
welche sich herkömmlicherweise beim Zusammensetzen eines magnetischen
Antriebs aufgrund der unterschiedlichen Polarität der Magnete
und der damit verbundenen gegenseitigen Abstoßung ergeben.
-
Des
Weiteren beruht die Erfindung auf der Idee eines lokalen Drehens
des Magnetfeldes durch mindestens zwei Paare von Polstücken
Dies erlaubt ein leichter und kostengünstiger auszuführendes Herstellen
eines mikromechanischen Bauteils mit einem derartigen Magnetjoch.
-
Die
Erfindung bietet deshalb eine einfach ausführbare Möglichkeit
zum Herstellen eines kostengünstigen magnetischen Antriebs,
welcher dazu ausgebildet ist, ein Stellelement eines mikromechanischen
Bauteils zu verstellen.
-
In
einer vorteilhaften Ausführungsform sind das erste Paar
Polstücke und/oder das zweite Paar Polstücke beabstandet
von den Jocharmen angeordnet. Dies eröffnet eine weitere
Vereinfachung der Montage, und eine deutlich verbesserte Justagegenauigkeit,
da Teile der Flussleitschichten in einem Prozess auf Waferebene
integriert werden können. In einem photolitographischen
Prozess können Toleranzen bis hinunter zu einen μm
erzielt werden, während normale Montageprozesse eine Toleranz
von mindestens 100 μm aufweisen.
-
Insbesondere
kann das erste Paar Polstücke an seinen zu dem ersten Spalt
benachbarten Bereichen und/oder das zweite Paar Polstücke
an seinen zu dem zweiten Spalt benachbarten Bereichen Verjüngungen
aufweisen. Dies erlaubt eine lokale Steigerung der Feldstärke
des Magnetfeldes.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das mikromechanische
Bauteil eine Stromsteuereinrichtung, welche an den ersten Strompfad
einen Strom mit einer ersten Frequenz und an den zweiten Strompfad
einen Strom mit einer höheren zweiten Frequenz bereitstellt.
Dies erlaubt ein resonantes Verstellen des Stellelements um eine
erste Drehachse und ein quasistatisches Verstellen des Stellelements
um eine zweite Drehachse.
-
Dabei
können der erste Strompfad und der zweite Strompfad an
eine Gesamtzufuhrleitung angeschlossen sein, wobei dem zweiten Strompfad
ein Hochpassfilter vorgeschaltet ist. Anstelle von zwei Zufuhrleitungen
muss somit nur die eine Gesamtzufuhrleitung über Federn
geführt werden. Dies führt zu einer verbesserten
Biegesteifigkeit der Feder.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der erste
Strompfad, der zweite Strompfad, das Stellelement, das erste Paar
Polstücke und/oder das zweite Paar Polstücke von
einer Verkapselung umschlossen, welche zumindest teilweise in der Jochöffnung
angeordnet ist. Die von dem Gehäuse umschlossenen Komponenten
sind somit vor Umwelteinflüssen geschützt.
-
Die
in den oberen Absätzen beschriebenen Vorteile sind auch
durch entsprechende Herstellungsverfahren gewährleistet.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Bilden
des ersten Jocharms und des zweiten Jocharms die folgenden Schritte
umfassen: Füllen eines U-Profils mit einem nicht magnetischen
Material; und Bohren und/oder Fräsen einer Aussparung in
das U-Profil zum Unterteilen des U-Profils in Metallleisten, aus
denen die zwei Jocharme gebildet werden. Das Bohren und/oder Fräsen
der Aussparung erlaubt dabei ein Festlegen des Abstands zwischen
den beiden Jocharmen mit hoher Genauigkeit.
-
Vorteilhafterweise
kann der Aufbau der mikromechanischen Einrichtung getrennt von dem
Magneten geschehen. Dadurch können Standardmaschinen bei
Bestücken, Drahtbonden, etc verwendet werden. Weichmagnetische
Anteile können, da in diesem Zustand noch un magnetisch,
leicht in die Montage integriert werden. Erst zum Ende wird die gesamte
bereits verpackte mikromechanische Einheit auf den Magneten (mit
zwei weichmagnetischen Polschuhen) aufgesetzt.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Weitere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
-
1 eine
Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Chipvorrichtung
des mikromechanischen Bauteils;
-
2 eine
Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Chipvorrichtung
des mikromechanischen Bauteils;
-
3 eine
Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Chipvorrichtung
des mikromechanischen Bauteils;
-
4 eine
Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform der Chipvorrichtung
des mikromechanischen Bauteils;
-
5 eine
schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines
Magnetjochs des mikromechanischen Bauteils;
-
6 eine
dreidimensionale Ansicht einer zweiten Ausführungsform
des Magnetjochs des mikromechanischen Bauteils;
-
7 eine
dreidimensionale Ansicht einer dritten Ausführungsform
des Magnetjochs des mikromechanischen Bauteils;
-
8A und 8B schematische
Darstellungen einer weiteren Ausführungsform des mikromechanischen
Bauteils;
-
9A bis 9C schematische
Darstellungen noch einer weiteren Ausführungsform des mikromechanischen
Bauteils;
-
10A bis 10E Querschnitte
und eine Seitenansicht zum Darstellen einer Ausführungsform des
Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil.
-
Ausführungsformen
der Erfindung
-
1 zeigt
eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform einer Chipvorrichtung
des mikromechanischen Bauteils.
-
Die
Chipvorrichtung 10 weist als verstellbares Stellelement
eine Spiegelplatte 12 auf. Vorzugsweise ist die Spiegelplatte 12 mit
einem reflektierenden Material beschichtet. An zwei gegenüberliegenden
Seiten der Spiegelplatte 12 ist je eine Torsionsfeder 14 ausgebildet.
Die beiden Torsionsfedern 14 verlaufen entlang einer ersten
Drehachse 16 der Spiegelplatte 12. Über
die beiden Torsionsfedern 14 ist die Spiegelplatte 12 mit
einem inneren Rahmen 18 verbunden.
-
Bei
der in 1 gezeigten Ausführungsform kann die
Spiegelplatte 12 einen Spiegeldurchmesser von 1 bis 2 mm
haben. Die beiden Torsionsfedern 14 weisen vorzugsweise
eine Länge von etwa 500 μm auf. Die Ausdehnung
des inneren Rahmens 18 entlang der ersten Drehachse 16 kann
zwischen 2 bis 5 mm betragen. Die Ausdehnung des inneren Rahmens 18 in
Richtung senkrecht zu der ersten Drehachse 16 kann beispielsweise
zwischen 8 bis 15 mm betragen.
-
Zum
Verstellen der Spiegelplatte 12 gegenüber dem
inneren Rahmen 18 ist auf der Spiegelplatte 12,
beispielsweise auf einer der reflektierenden Schicht gegenüber
liegenden Seite, ein inneres Spulensystem ausgebildet. Beispielsweise
ist das innere Spulensystem durch Beschichten der Spiegelplatte 12 mit
einer leitfähigen Schicht und einem anschließenden
Strukturieren der leitfähigen Schicht herstellbar. Das
innere Spulensystem ist unterteilbar in Strompfade 20a,
welche parallel zur ersten Drehachse 16 verlaufen und in
Strompfade 20b, welche senkrecht zu der ersten Drehachse 16 gerichtet
sind. Die parallel zu der ersten Drehachse 16 gerichteten Strompfade 20a werden
häufig als wirksame Strompfade bezeichnet. Demgegenüber
tragen die Strompfade 20b, welche senkrecht zu der ersten
Drehachse 16 ausgerichtet sind, nicht zu einem Verstellen
der Spiegelplatte 12 um die erste Drehachse 16 bei.
-
Für
ein Verstellen der Spiegelplatte 12 um die erste Drehachse 16 muss
während eines Stromflusses durch das innere Spulensystem
ein Magnetfeld mit magnetischen Feldlinien 22 senkrecht
zu der ersten Drehachse 16 vorhanden sein. Die Lorenzkraft
bewirkt in diesem Fall ein Verstellen der Spiegelplatte 12 durch
Verdrehen der Torsionsfedern 14. Die Lorenzkraft wirkt
somit der Federkraft der Torsionsfedern 14 entgegen. Die
Drehrichtung ist durch die Richtung des durch das innere Spulensystem
fließenden Stroms festgelegt. Der Neigungswinkel, um welchen
die Spiegelplatte 12 gegenüber dem inneren Rahmen 18 verstellt
wird, hängt von der Stromstärke ab.
-
Die
Bestromung des inneren Spulensystems mit den Strompfaden 20a und 20b erfolgt über
Leitungen 24, welche über die Torsionsfedern 14 geführt werden.
Weitere Einzelheiten zum Bestromen des inneren Spulensystems werden
weiter unten noch genauer beschrieben.
-
Der
innere Rahmen 18 umfasst zwei Seitenplatten 26,
welche mittels zweier Verbindungsstege 28 miteinander verbunden
sind. Die Spiegelplatte 12 ist in einem Zwischenraum zwischen
den beiden Verbindungsstegen 28 angeordnet. Die Torsionsfedern 14 verlaufen
jeweils zwischen einem Verbindungssteg 28 und der Spiegelplatte 12.
-
Der
innere Rahmen 18 ist mittels zweier Federn 30 mit
einem (nicht dargestellten) äußeren Rahmen verbunden.
Jede der beiden Federn 30 verläuft zwischen dem äußeren
Rahmen und einer benachbarten Seitenplatte 26. Die beiden
Federn 30 verlaufen entlang einer zweiten Drehachse 32,
welche senkrecht zu der ersten Drehachse 16 ausgerichtet sein
kann. Durch ein Verdrehen der Federn 30 ist der innere
Rahmen 18 gegenüber dem äußeren
Rahmen um die zweite Drehachse 32 verstellbar.
-
Zum
Verstellen des inneren Rahmens 18 gegenüber dem äußeren
Rahmen weist jede der beiden Seitenplatten 26 ein äußeres
Spulensystem auf. Die beiden äußeren Spulensysteme
sind über eine Verbindungsleitung 34, welche über
einen Verbindungssteg 28 geführt ist, miteinander
verbunden. Jedes der beiden äußeren Spulensysteme
umfasst Strompfade 36a, welche parallel zur zweiten Drehachse 32 verlaufen
und Strompfade 36b, welche senkrecht zu der zweiten Drehachse 32 gerichtet
sind. Die parallel zu der zweiten Drehachse 32 ausgerichteten
Strompfade 36a können als wirksame Strompfade
bezeichnet werden. Demgegenüber tragen die senkrecht zu
der zweiten Drehachse 32 verlaufenden Strompfade 36b nicht
zu einem Verstellen des inneren Rahmens 18 gegenüber
dem äußeren Rahmen bei. Sie werden deshalb häufig
als unwirksame Strompfade bezeichnet.
-
Liegt
während eines Bestromens der beiden äußeren
Spulensysteme mit den Strompfaden 36a und 36b ein
Magnetfeld mit senkrecht zu der zweiten Drehachse 32 verlaufenden
Feldlinien 38 vor, so bewirkt die Lorenzkraft ein Drehen
des inneren Rahmens 18 um die zweite Drehachse 32.
Die an den inneren Rahmen 18 gekoppelte Spiegelplatte 12 wird dabei
ebenfalls um die zweite Drehachse 32 gedreht.
-
Über
jede der beiden Federn 30 sind zwei Zuleitungen 40 und 42 geführt.
Jede der Zuleitungen 40 verläuft von dem äußeren
Rahmen über eine Feder 30, eine Seitenplatte 26 und
einen Verbindungssteg 28 zu einer Leitung 24.
Die Zuleitungen 40 dienen damit zur Stromversorgung des
inneren Spulensystems. Demgegenüber sind die Zuleitungen 42 dazu
ausgebildet, ein Bestromen der beiden äußeren Spulensysteme
zu ermöglichen. Vorzugsweise sind die Spulensysteme so
ausgebildet, dass die wirksamen Strompfade 20a und 36a möglichst
weit von den zugehörigen Drehachsen 16 und 32 liegen.
-
Es
ist vorteilhaft, bei der Chipvorrichtung 10 die Spiegelplatte 12 mit
einer Frequenz in Schwingungen um die Drehachse 16 zu versetzen,
welche der Eigenfrequenz der Spiegelplatte 12 entspricht. Demgegenüber
erfolgt das Verstellen des inneren Rahmens 18 gegenüber
dem äußeren Rahmen um die Drehachse 32 quasistatisch.
Die Frequenz des Stromsignals, welche durch die äußeren
Spulensysteme geleitet wird, kann damit deutlich niedriger sein. Man
kann dies als resonantes Verstellen der Spiegelplatte 12 um
die erste Drehachse 16 und als quasistatisches Verstellen
der Spiegelplatte 12 um die zweite Drehachse 32 bezeichnen.
Beispielsweise wird die Spiegelplatte 12 mit einer Resonanzfrequenz
von ca. 20 kHz um die erste Drehachse 16 verstellt. Das
quasistatische Verstellen der Spiegelplatte 12 um die zweite
Drehachse 32 wird bei ca. 60 Hz betrieben. Die Stromsignale
werden beispielsweise von einer (nicht skizzierten) Stromsteuereinrichtung
an die Spulensysteme bereitgestellt.
-
Um
die Spiegelplatte 12 um die beiden Drehachsen 16 und 32 gleichzeitig
zu verstellen, ist es vorteilhaft, im Bereich des inneren Spulensystems ein
Magnetfeld mit senkrecht zu der ersten Drehachse 16 ausgerichteten
Feldlinien 22 zu haben. Gleichzeitig sollte in den Bereichen
der äußeren Spulensysteme ein Magnetfeld mit senkrecht
zu der zweiten Drehachsen 32 ausgerichteten Feldlinien 38 vorliegen.
Das gleichzeitige Verstellen der Spiegelplatte 12 um die
beiden möglichst senkrecht zueinander ausgerichteten Drehachsen 16 und 32 erfordert
somit ein Gesamtmagnetfeld, dessen Feldlinien 22 in einem
inneren Bereich senkrecht zu den Feldlinien 38 zweier äußerer
Bereiche ausgerichtet sind. Auf Möglichkeiten zum Aufbauen
eines derartigen Gesamtmagnetfeldes mit den Feldlinien 22 und 38 wird
unten noch genauer eingegangen.
-
2 zeigt
eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der Chipvorrichtung
des mikromechanischen Bauteils.
-
Die
gezeigte Chipvorrichtung 50 weist die bereits beschriebenen
Komponenten 12, 14, 18, 20a, 20b, 24 bis 30, 34, 36a und 36b auf.
Im Gegensatz zu der anhand der 1 beschriebenen
Chipvorrichtung wird über jede der beiden Federn 30 nur
eine Gesamtzuleitung 52 geführt. Über
die Gesamtzuleitungen 52 werden die Stromsignale an die
beiden äußeren Spulensysteme und an das innere
Spulensystem geleitet.
-
Bei
der Chipvorrichtung 50 wird die Spiegelplatte 12 über
ein resonantes Verstellen um die erste Drehachse 16 gedreht.
Das Drehen der Spiegelplatte 12 um die zweite Drehachse 32 erfolgt
als quasistatisches Verstellen. Da die Stromsignale der Spulensysteme
mit den Strompfaden 20a, 20b, 36a und 36b über
die Gesamtzufuhrleitungen 52 bereitgestellt werden, ist
es vorteilhaft, die schnellen Frequenzen auf der Chipvorrichtung 50 von
den langsamen Frequenzen zu trennen. Dies wird über einen
Hochpassfilter 54 realisiert. Der Hochpassfilter 54 besteht
vorzugsweise aus der Induktivität und dem Widerstand der
Spule selbst und einer zusätzlichen Kapazität,
die in geeigneter Weise zusammengeschaltet werden. Der Hochpassfilter 54 lässt
nur hohe Frequenzen passieren. Beispielsweise kann eine als Hochpassfilter 54 genutzte
Kapazität durch eine Kombination von Basis/Emitter, Emitter/Metall,
Polysilizium/Oxid/Polysilizium, Polysilizium/Oxid/Metall, Polysilizium/Oxid/Silizium,
oder Metall/Oxid/Metall realisiert werden.
-
Die
Chipvorrichtung 50 hat somit gegenüber dem oben
beschriebenen Ausführungsbeispiel den Vorteil, dass nur
eine Zuleitung, nämlich die Gesamtzuleitung 52 auf
den Federn 30 angeordnet ist. Somit können die
Federn 30 schmaler und damit leichter verbiegbar ausgeführt
werden. Insbesondere wird bei der Chipvorrichtung 50 die
Biegesteifigkeit der Federn 30 nur von der einen Gesamtzuleitung 52 beeinträchtigt.
Da die Gesamtzuleitung 52 die gleichen Eigenschaften besitzen
kann, wie die oben schon beschriebenen Zuleitungen, ist eine vorteilhaftere
Biegesteifigkeit der Federn 30 gewährleistet.
Dies ermöglicht ein einfacheres Verstellen des inneren
Rahmens 18 gegenüber dem äußeren
Rahmen.
-
3 zeigt
eine Draufsicht auf eine dritte Ausführungsform der Chipvorrichtung
des mikromechanischen Bauteils.
-
Die
Chipvorrichtung 100 umfasst die oben schon beschriebenen
Komponenten 12, 14, 18, 20a, 20b, 24 bis 30, 34, 36a, 36b, 52 und 54.
Allerdings sind bei der Chipvorrichtung 100 die äußeren
Spulensysteme als äußeres Gesamtspulensystem mit
mehreren über die Verbindungsstege 28 geführten
Leitungen 34 und mit den Strompfaden 36a und 36b ausgebildet.
-
Die
beiden Verbindungsstege 28 weisen eine vergleichsweise
große Breite auf, um eine möglichst hohe Anzahl
von darauf angeordneten Leitungen 34 zu ermöglichen.
Die Flächen der beiden Seitenplatten 26 sind vorzugsweise
mit einer möglichst großen Anzahl von Strompfaden 36a und 36b bestückt.
-
Vor
allem die Leitungen 34, welche parallel zur zweiten Drehachse 32 verlaufen
einen vergleichsweise großen Abstand zu der zweiten Drehachse 32 aufweisen,
tragen signifikant zur Steigerung des Drehmoments zum Verstellen
des inneren Rahmens 18 um die zweite Drehachse 32 bei.
Dies erleichtert das Verstellen des inneren Rahmens 18 gegenüber
dem (nicht skizzierten) äußeren Rahmen.
-
4 zeigt
eine Draufsicht auf eine vierte Ausführungsform der Chipvorrichtung
des mikromechanischen Bauteils.
-
Auch
bei der der Chipvorrichtung 150 wird die Spiegelplatte 12 über
ein resonantes Verstellen um die erste Drehachse 16 und über
ein quasistatisches Verstellen die zweite Drehachse 32 gedreht. Dabei
ist eine möglichst hohe Eigenfrequenz der Spiegelplatte 12 vorteilhaft.
-
Die
Eigenfrequenz der Spiegelplatte 12 zum Verstellen der Spiegelplatte 12 um
die erste Drehachse 16 ist festgelegt durch die Masse der
Spiegelplatte 12 und die Federkonstante der Torsionsfedern 14. Dabei
gilt, dass das Quadrat der Eigenfrequenz gleich ist dem Quotienten
aus der Federkonstante der Torsionsfedern 14 durch das
Trägheitsmoment der Spiegelplatte 12. Um eine
möglichst hohe Eigenfrequenz der Spiegelplatte 12 zu
realisieren, ist es somit vorteilhaft, wenn die Spiegelplatte 12 eine
möglichst kleine Masse aufweist.
-
Allerdings
erhöht ein inneres Spulensystem, welches an der Spiegelplatte 12 fest
angeordnet ist, die in Schwingungen zu versetzenden Gesamtmasse aus
innerem Spulensystem und Spiegelplatte 12 signifikant.
Zusätzlich kommt hinzu, dass die Spiegelplatte 12 eine
Mindestgröße aufweisen sollte, damit ein sicheres
Anordnen des inneren Spulensystems daran gewährleistet
ist.
-
Eine
räumliche Trennung des inneren Spulensystems von der Spiegelplatte 12 ist
deshalb vorteilhaft. Bei der Chipvorrichtung 150 ist die
räumliche Trennung des inneren Spulensystems von der Spiegelplatte 12 realisiert,
indem ein Zentralrahmen 152 innerhalb des inneren Rahmens 18 um
die Spiegelplatte 12 ausgebildet ist. Das innere Spulensystem
ist vorzugsweise ausschließlich an dem Zentralrahmen 152 angeordnet.
Der Zentralrahmen 152 ist mittels der Torsionsfedern 14 an
den Verbindungsstegen 28 drehbar befestigt. Zwischen dem Zentralrahmen 152 und
der Spiegelplatte 12 verlaufen zwei weitere Torsionsfedern 154 entlang
der ersten Drehachse 16. Die Spiegelplatte 12 wird
somit beim Verstellen um die erste Drehachse 16 über
die Schwingungen des Zentralrahmens 152 aufgeschaukelt.
-
Ein
weiterer Vorteil der Chipvorrichtung 150 liegt darin, dass
die parallel zu der ersten Drehachse 16 auf dem Zentralrahmen 152 ausgebildeten
Strompfade 20a zu der ersten Drehachse 16 einen
vergleichsweise großen Abstand aufweisen. Dies ermöglicht
eine Steigerung des Drehmoments.
-
5 zeigt
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
eines Magnetjochs des mikromechanischen Bauteils.
-
Das
schematisch wiedergegebene Magnetjoch 200 weist einen Hartmagneten 202 mit
einer Magnetisierungsrichtung 204 auf. Die Magnetisierung des
Hartmagneten 202 kann auch nach einem Zusammensetzen des
Magnetjochs 200 erfolgen. Vorzugsweise wird die Magnetisierung
des Hartmagneten 202 nach der Montage des Magnetjochs 200 in dem
zugehörigen mikromechanischen Bauteil durchgeführt.
-
Der
Hartmagnet 202 bildet den Jochkern des Magnetjochs 200.
Selbstverständlich muss der Jochkern nicht vollständig
aus einem hartmagnetischen Material geformt sein. Stattdessen kann
auch nur ein Teil des Jochkerns aus dem Hartmagneten 202 aufgebaut
sein.
-
Die
Magnetisierungsrichtung 204 des Hartmagneten 202 verläuft
von einer ersten Seitenfläche 206 des Hartmagneten 202 zu
einer zweiten Seitenfläche 208 des Hartmagneten 202.
An den beiden Seitenflächen 206 und 208 sind
Jocharme 210 befestigt. Beispielsweise werden als Jocharme 210 Weichmagnete
verwendet. Ebenso kann für die Jocharme 210 eine
Form aus Epoxid oder einem anderen nicht magnetischen Material erstellt
werden, welche mit einem weichmagnetischen Material gefüllt
wird.
-
Die
beiden Jocharme 210 weisen zueinander einen Abstand d1
auf, welcher der Breite des Weichmagneten 202 zwischen
den beiden Seitenflächen 206 und 208 entspricht.
Der Hartmagnet 202 ist an den unteren Bereichen der Seitenflächen
der Jocharme 210 befestigt. Die beiden Jocharme 210 erstrecken
sich von dem Hartmagneten 202 in einer Richtung senkrecht
zu der Magnetisierungsrichtung 204 weg. Die Jocharme 210 spannen
zusammen mit dem Hartmagneten 202 eine Jochöffnung
auf.
-
An
jeder Oberfläche einer Flussleitschicht ist ein Pohlschuh 212 angeordnet.
Beispielsweise können die Polschuhe 212 aus einem
weichmagnetischen Material hergestellt sein. Die Polschuhe 212 können
einstückig mit den Jocharmen 210 ausgebildet sein.
-
Die
beiden Polschuhe 212 bilden ein erstes Paar Polstücke.
Sie sind in einer Richtung 38a, welche parallel zu der
Magnetisierungsrichtung 204 verläuft, so voneinander
beabstandet angeordnet, dass zwischen den beiden Polschuhen 212 ein
Spalt 214 liegt. Der Abstand d2 der beiden Polschuhe 212 ist gleich
der Breite des Spalts 214. Vorzugsweise ist der Abstand
d2 kleiner als der Abstand d1.
-
Innerhalb
des Spalts 214 liegt ein Magnetfeld vor. Die Feldlinien 38 des
Magnetfelds verlaufen innerhalb des Spalts 214 parallel
zu der Richtung 38a und zu der Magnetisierungsrichtung 204.
Sie sind entgegen zur Magnetisierungsrichtung 204 gerichtet. Das
schematisch wiedergegebene Magnetfeld mit den Feldlinien 38 innerhalb
des Spalts 214 dient zum Verstellen des oben beschriebenen
inneren Rahmens einer Chipvorrichtung um die zweite Drehachse. Dabei
wird die Chipvorrichtung, welche beispielsweise einer der oben beschriebenen
Chipvorrichtungen oder einer Kombination von diesen entspricht,
in dem Spalt 214 befestigt.
-
Zum
Verstellen eines Stellelements der Chipvorrichtung um die senkrecht
zu der zweiten Drehachse gerichtete erste Drehachse sollte innerhalb
des Spaltes 214 noch ein Teilmagnetfeld aufgebaut werden,
dessen Feldlinien senkrecht zu den Feldlinien 38 liegen.
Beispiele zum Erzeugen eines derartigen Magnetfelds werden unten
noch genauer beschrieben.
-
6 zeigt
eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform des Magnetjochs
des mikromechanischen Bauteils.
-
Das
dargestellte Magnetjoch 250 umfasst den Hartmagneten 202 mit
der Magnetisierungsrichtung 204 und die beiden Jocharme 210.
Zusätzlich weist das Magnetjoch 250 vier Polschuhe 212 auf. Jeder
der vier Polschuhe 212 weist eine Breite b1 parallel zur
Oberseite der Jocharme 210 auf, welche kleiner als die
Hälfte einer Breite b2 einer Flussleitschicht 210 parallel
zu ihrer Oberseite ist. Die Breite b1 eines Polschuhs 212 kann
in etwa der Breite einer oben beschriebenen Seitenplatte einer Chipvorrichtung
entsprechen.
-
Je
zwei Polschuhe 212 sind einer Flussleitschicht 210 zugeordnet.
Vorzugsweise liegt ein Kontakt zwischen den beiden Polschuhen 212 und
der ihnen zugeordneten Flussleitschicht vor. Die beiden Polschuhe 212 können
einstückig mit der ihnen zugeordneten Flussleit schicht 210 ausgebildet
sein. Die den beiden Polschuhen 212 nicht zugeordnete Flussleitschicht
ist von diesen beabstandet.
-
Vorzugsweise
sind die beiden Polschuhe 212 an den entgegen gerichteten
Seiten der zugeordneten Flussleitschicht 210 angeordnet.
Die beiden Polschuhe 212 weisen somit in einer Richtung 38a einen
Abstand d3 zueinander auf.
-
Bei
dem Magnetjoch 250 bilden zwei Polschuhe 212,
welche verschiedenen Jocharmen 210 zugeordnet sind, ein äußeres
Joch. Die beiden Polschuhe 212 eines äußeren
Jochs liegen sich in dem Abstand d2 gegenüber. Das Magnetjoch 250 umfasst zwei äußere
Joche.
-
Entsprechend
weist das Magnetjoch 250 zwei äußere
Spalte 214 und einen mittleren Spalt 252 auf.
Die Ausdehnungen der beiden äußeren Spalte 214 sind
der Abstand d2 und die Breite b1. Die Ausdehnungen des mittleren
Spalts 252 können die Abstände d1 und
d3 sein. Die Gesamtgröße des Magnetjochs 250 mit
den äußeren Jochen und dem inneren Joch kann unter
einem Kubikzentimeter liegen.
-
In
den äußeren Spalten 214, welche den äußeren
Jochen zugeordnet sind, liegt ein Magnetfeld vor, dessen Feldlinien 38 parallel
zu der Richtung 38a und zu der Magnetisierungsrichtung 204 verlaufen. Die
Feldlinien 38 des Magnetfelds sind der Magnetisierungsrichtung 204 entgegengerichtet.
Mittels des Magnetfelds mit den Feldlinien 38 in den äußeren Spalten 214 kann
der oben beschriebene innere Rahmen einer in den Spalten 214 und 252 befestigten
Chipvorrichtung gegenüber dem äußeren
Rahmen um die zweite Drehachse verstellt werden. Dazu wird die Chipvorrichtung
so angeordnet, dass die äußeren Spulensysteme
in die äußeren Spalten 214 zumindest
hineinragen.
-
In
dem Spalt 252 ist ein inneres Joch mit zwei Dornen 254 ausgebildet.
Die Dornen bilden dabei ein zweites Paar Polstücke. Vorzugsweise
sind die beiden Dornen 254 so in dem inneren Spalt 252 angeordnet,
dass sich ihre Längsrichtung parallel zu der Magnetisierungsrichtung 204 erstreckt.
Dabei kann die maximale Länge l1 eines Dorns 254 größer als
die Hälfte des Abstands d1 sein. Jeder der beiden Dornen 254 ist
näher an einer anderen Flussleitschicht 210 angeordnet.
Die beiden Dornen 254 überlappen sich teilweise
in der Richtung 38a und weisen an ihrem Überlappungsbereich
einen Abstand d4 in einer Richtung 22a auf. Bevorzugterweise ist
die Richtung 22a senkrecht zu der Richtung 38a gerichtet.
Zwischen den beiden Dornen 254 liegt somit ein innerer
Spalt 256 mit einer Breite gleich dem Abstand d4. Vorzugsweise
ist der Abstand d4 deutlich kleiner als der Abstand d3.
-
Die
beiden Dornen 254 sind aus einem Material hergestellt,
welches gute Flussleit-Eigenschaften aufweist. In dem inneren Spalt 256 liegt
deshalb ein Magnetfeld vor, dessen Feldlinien 22 möglichst senkrecht
zum Feld 214 in Richtung 22a verlaufen, wie 6 entnehmbar.
Die Feldlinien 22 liegen somit in einem Winkel ungleich
0° und ungleich 180° zu den Feldlinien 38 ausgerichtet
sind. Vorzugsweise sind die Feldlinien 22 senkrecht zu
den Feldlinien 38 ausgerichtet. Somit ist es möglich,
unter Verwendung von nur dem einen Hartmagneten 202 mit
der Magnetisierungsrichtung 204 ein Gesamtmagnetfeld zu realisieren,
dessen Feldlinien 22 und 38 in örtlichen begrenzten
Bereichen zueinander senkrecht ausgerichtet sind. Das Gesamtmagnetfeld
ist somit lokal um einen Winkel von 90° gedreht.
-
Das
zwischen den Dornen 254 vorliegende Magnetfeld mit den
Feldlinien 22 kann dazu genutzt werden, die Spiegelplatte
einer Chipvorrichtung um die erste Drehachse zu verstellen. Dazu
wird die Chipvorrichtung, welche ähnlich den oben beschriebenen
Chipvorrichtungen ausgebildet sein kann, so in dem Magnetjoch 250 befestigt,
dass das innere Spulensystem zumindest teilweise zwischen die Dornen 254 hineinragt.
Vorzugsweise wird die Chipvorrichtung nur von dem Joch aus den beiden
Dornen 254 gehalten. Dies gewährleistet eine gute
thermomechanische Entkopplung. Zusätzlich können
die Dornen 254 in einem minimalen Abstand zu der zugeordneten
Flussleitschicht 210 angeordnet sein. Dies verbessert die
thermomechanische Entkopplung. Gleichzeitig ist die Chipvorrichtung
mittels der Polschuhe 212 vor einem lateralen Versatz oder
einem Verdrehen gesichert.
-
Da
zur Herstellung des Magnetjochs 250 mit den realisierbaren
Feldlinien 22 und 38 nur der eine Hartmagnet 202 nötig
ist, müssen beim Zusammensetzen des Magnetjochs 250 keine
gegenseitigen Abstoßungskräfte von mehreren Magneten überwunden
werden. Dies erleichtert die Herstellung des Magnetjochs 250 gegenüber
herkömmlichen magnetischen Antrieben. Darüber
hinaus besteht die Möglichkeit, den Hartmagneten 202 in
einem unmagnetisierten Zustand in dem Magnetjoch 250 zu
verbauen, und ihn erst nach der Montage in ein mikromechanisches
Bauteil mittels eines äußeren Magnetfelds aufzumagnetisieren.
-
Zusätzlich
ist es möglich, die Spalte 214 und 252 mit
nicht magnetischen Materialien zu füllen. Beispiele für
entsprechende Materialen und ihre Nutzung werden weiter unten noch
genauer beschrieben.
-
7 zeigt
eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des Magnetjochs
des mikromechanischen Bauteils.
-
Das
gezeigte Magnetjoch 300 gewährleistet aufgrund
einer Modifikation der Polschuhe 212 gesteigerte Feldstärken
der Magnetfelder in den Spalten 214 und 246. Es
unterscheidet sich von der oben beschriebenen Ausführungsform
durch die Verjüngungen der Polschuhe 212 und der
Dornen 254 an den in die Spalte 214 hineinragenden
Enden. Zur Vereinfachung sind die Verjüngungen an den Polschuhen 212 und
an den Dornen 254 in 7 treppenförmig
dargestellt.
-
Vorteilhafter
ist es hingegen, an den Polschuhen 212 und an den Dornen 254 kontinuierliche Verjüngungen
auszubilden. Insbesondere durch die Ausbildung von Spitzen lassen
sich gesteigerte Feldstärken für die gewünschten
Magnetfelder erzielen.
-
Der
Auslenkwinkel einer verstellbaren Spiegelplatte hängt linear
von der Feldstärke des magnetischen Feldes, der Anzahl
der Windungen des Spulensystems, der Stromstärke des durch
das Spulensystem fließenden Stroms und einem mittleren
Abstand des Spulensystems von einer Drehachse ab. Eine gesteigerte
Feldstärke ist somit besonders vorteilhaft.
-
Beispielsweise
kann über eine Verjüngung der Polschuhe 212 und
der Dornen 254 bei einer Windungsanzahl von 30 Windungen
eines Spulensystems und bei einem Strom durch das Spulensystem mit
einer Stromstärke von 70 mA bei einer Gesamtbreite des
inneren Rahmens von 3 mm eine Auslenkung von mindestens 7° erzielt
werden. Bei einer Rahmenbreite von 6 mm wird mit einer Stromstärke
von 70 mA und einer Windungsanzahl von 15 Windungen kann ein Magnetfeld
von 0,4 Tesla im äußeren Bereich und ein Magnetfeld
von 0,1 Tesla im inneren Bereich erzielt werden.
-
8A und 8B zeigen
schematische Darstellungen einer weiteren Ausführungsform
des mikromechanischen Bauteils, wobei Weichmagnete in der Verkapselung
sind.
-
Das
mikromechanische Bauteil weist eine Chipvorrichtung 350 auf,
welche beispielsweise einer der oben anhand der 1 bis 4 beschriebenen Chipvorrichtungen
oder einer Kombination aus diesen entspricht. Die Chipvorrichtung 350 umfasst
ein verstellbares Stellelement, ein inneres Spulensystem, Torsionsfedern
und Federn. Der besseren Übersichtlichkeit wegen sind jedoch
in den 8A und 8B nur
die Spulen 352 der äußeren Spulensysteme
dargestellt.
-
Die
Chipvorrichtung 350 befindet sich in einem als Verkapselung
ausgebildeten Gehäuses, welches aus einer Bodenplatte 353,
zwei Seitenwänden 354 und einer als Deckplatte
ausgebildeten Glasplatte 356 zusammengesetzt ist. Vorzugsweise
ist die Chipvorrichtung 350 einstückig mit zumindest
einem Teilstück 358 der Seitenwände 354 ausgebildet.
Beispiels weise werden die Spiegelplatte, die Torsionsfedern, die
Federn und die Teilstücke 358 aus einer gemeinsamen
Siliziumschicht herausgeätzt. Vor oder nach dem Herausätzen
kann eine leitfähige Beschichtung auf der Siliziumschicht
aufgebracht und zum Herstellen der Spulen 352 geeignet
strukturiert werden.
-
Vor
einem Befestigen der Glasplatte 356 an den Seitenwänden 354 können
die an der Glasplatte 356 befestigten Weichmagnete 360 hergestellt
werden. Beispielsweise wird dazu die Glasplatte 356 mit einem
Material mit guten Flussleit-Eigenschaften zumindest teilweise beschichtet.
Ein geeignetes Material ist beispielsweise Eisen. Anschließend
kann die Beschichtung der Glasplatte 356 mittels eines
geeigneten Ätzverfahrens so strukturiert werden, dass die Weichmagnete 360 in
einer geeigneten Form vorliegen. Die Glasplatte 356 mit
den Weichmagneten 360 kann anschließend an den
Seitenwänden 354, beispielsweise über
ein Sealglass-Bonden, befestigt werden.
-
Die
aus den Komponenten 353 bis 356 gebildete Verkapselung
mit der darin angeordneten Chipvorrichtung 350 und den
Weichmagneten 360 kann in einem Spalt eines (nicht skizzierten)
Magnetjochs befestigt werden. Das Magnetjoch umfasst einen Hartmagneten,
Jocharme und Polschuhe, welche so ausgebildet sind, dass in den
Bereichen der äußeren Spulensysteme mit den Spulen 253 ein
Magnetfeld mit in einer ersten Richtung ausgerichteten Magnetfeldlinien
vorliegt. Beispielsweise entspricht das Magnetjoch den anhand der 5 bis 7 beschriebenen äußeren
Magnetjochen.
-
Über
die im Inneren der Verkapselung angeordneten Weichmagnete 360 ist
eine Drehung des Magnetfeldes erzielbar. Das Magnetfeld wird dabei so
gedreht, dass im Bereich des inneren Spulensystems ein Magnetfeld
vorliegt, dessen Richtlinien in einer zweiten Richtung senkrecht
zu der ersten Richtung gerichtet sind. Die Weichmagnete 360 sind
somit so ausgerichtet, dass sie ein kleineres Joch schaffen, das
orthogonal zu dem äußeren Joch ausgerichtet ist.
-
Da
das Magnetfeld eines Magnetjoches an den Polen am stärksten
ist, ist es vorteilhaft, das innere Joch möglichst dicht
an Strombahnen der resonanten Achse der Chipvorrichtung 350 heranzubringen.
Dies ist am einfachsten möglich, indem die Weichmagnete 360 in
einen Bestandteil der Verkapselung der Chipvorrichtung 350 integriert
werden. Das Integrieren der Magnete 360 an oder in einen Bestandteil
der Verkapselung verbessert die Stabilität der Weichmagnete 360.
Beispielsweise gewährleistet das Anbringen der Magnete 360 an
der Glasplatte 356 einen Biegeschutz für die Weichmagnete 360.
Somit können die Weichmagnete 360 eine feine Struktur
aufweisen. Ein direkter Kontakt zu dem Joch ist zwar von Vorteil für
die Erzielung eines maximalen magnetischen Feldes, man erhält
aber auch in diesem Fall ausreichend hohe Feldstärken,
da das Magnetfeld zum größten Teil auf die inneren
weichmagnetischen Teilstück überspringt.
-
Zusätzlich
gewährleistet eine Integration der Weichmagnete 360 in
die aus den Komponenten 353 bis 356 zusammengesetzte
Verkapselung ein geringeres Risiko einer Beschädigung der
Weichmagnete 360. Die Weichmagnete 360 sind somit
vor Umwelteinflüssen geschützt.
-
Häufig
sind die Anforderungen an Ebenheit und Rauhigkeit der Oberfläche
der Spiegelplatte hoch. Zusätzlich können Temperaturen,
wie sie bei gängigen Halbleiterprozessen häufig
auftreten, die Qualität der Oberfläche der Spiegelplatte
beeinträchtigen. Deshalb ist es vorteilhaft, wenn ein Bedampfen der
Spiegelplatte mit einer reflektierenden Schicht, beispielsweise
Aluminium oder Silber, erst während eines späteren
Schrittes im Prozessablauf erfolgt. Durch das Ausbilden einer Öffnung 362 in
der Glasplatte 356, wie sie in 8B dargestellt
ist, besteht die Möglichkeit, das Bedampfen der an der
Chipvorrichtung 350 ausgebildeten Spiegelplatte gegen Ende
des Herstellungsverfahrens auszuführen. Anschließend
kann die Öffnung 362 verschlossen werden, um einen
definierten Druck im Inneren der Verkapselung einzustellen und die
Chipvorrichtung 350 und die Weichmagnete 360 vor
Umwelteinflüssen zu schützen.
-
9A bis 9C zeigen
eine Seitenansicht, eine Draufsicht und einen Querschnitt einer weiteren
Ausführungsform des mikromechanischen Bauteils.
-
Das
dargestellte mikromechanische Bauteil 400 weist die oben
schon beschriebenen Komponenten auf. Auf eine erneute Beschreibung
dieser Komponenten wird deshalb hier verzichtet.
-
Die
dargestellte Chipvorrichtung 10 ist zwischen den beiden äußeren
Jochen eingeklemmt. Das äußere Spulensystem liegt
somit mittig in den Bereichen mit der maximalen magnetischen Feldstärke.
Beispielsweise weist das Magnetfeld eine Feldstärke von
0,4 Tesla im Bereich der Spulen auf. Dies gewährleistet
ein quasistatisches Verstellen des inneren Rahmens um die (nicht
skizzierte) zweite Drehachse.
-
Aufgrund
der hohen Feldstärke des Magnetfelds in den Spalten 214 können
die äußeren Spulensysteme eine vergleichsweise
niedrige Windungszahl haben. Dies reduziert den Innenwiderstand
der äußeren Spulensysteme.
-
Die
Breite der Polschuhe 212 kann den Ausdehnungen der äußeren
Spulensysteme entspricht. Dies gewährleistet zusätzlich
ein räumlich konstantes Magnetfeld in den Bereichen der äußeren
Spulensysteme.
-
Wie
in den 9A und 9B zu
erkennen ist, haben die Magnete 254 eine dreieckige Form. Durch
die dreieckige Form der Magnete 254 wird das Magnetfeld
lokal in seiner Richtung um einen Winkel größer
0° bis zu max. 90° gedreht.
-
10A bis 10E zeigen
Querschnitte und eine Seitenansicht zum Darstellen einer Ausführungsform
des Herstellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauteil.
-
10A zeigt einen Querschnitt durch zwei Einzelteile 450 und 452 zum
Herstellen des mikromechanischen Bauteils vor ihrem Zusammensetzen.
Bei den Einzelteilen 450 und 452 handelt es sich
um ein U-Profil 450 aus einem Material mit guten Flussleit-Eigenschaften
und um ein Epoxy-Profil 452.
-
Das
U-Profil 450 besteht zumindest teilweise aus einem Material
mit guten Flussleit-Eigenschaften. Beispielsweise ist das U-Profil 450 aus
Eisen geformt. Das Epoxy-Profil bzw. irgendein nichtmagnetisches
Material 452 kann eine quaderförmige Form haben.
Vorzugsweise ist das Epoxy-Profil 452 so geformt, dass
es eine Breite b3 aufweist, welche der Ausdehnung der Aussparung
des U-Profils 450 entspricht. Beispielsweise liegt die
Breite b3 zwischen 3 bis 5 mm. Das Epoxy-Profil 452 weist
eine Länge senkrecht zur Breite b3 auf, welche vorzugsweise deutlich
länger als die Breite b3 ist. Wie weiter unten noch genauer
ausgeführt wird, ermöglicht eine vorteilhafte
Länge des Epoxy-Profils 452 ein Herstellen von
mehreren Magnetjochen gleichzeitig.
-
Anstelle
des Epoxy-Profils 452 kann auch ein anderes Profil aus
einem nicht magnetischen Werkstoff verwendet werden. Zusätzlich
kann das anstelle des Epoxy-Profils 452 verwendete Profil
aus einem nicht magnetischen Werkstoff geformt sein. Beispiele für
einen entsprechenden Werkstoff sind Kunststoff, Glas und/oder Keramik
(bzw. alle außer Fe und Ni und ein paar seltenen Erden).
Dabei ermöglicht die Verwendung eines nicht leitfähigen
Werkstoffs das Integrieren von Kontakten 454 in dem Profil.
-
Die
beiden Einzelteile 450 und 452 werden zusammengefügt.
Beispielsweise werden die beiden Einzelteile 450 und 452 zusammengeklebt.
Das Resultat ist in 10B dargestellt.
-
Als
Alternative zu dem anhand der 10A und 10B beschriebenen Verfahrensschritt kann das für
das Epoxy-Profil 452 verwendete Material auch in das U-Profil 450 gespritzt
werden. Dies gewährleistet ebenfalls ein festes Zusammenfügen
der beiden Einzelteile 450 und 452 zu einem bevorzugten
Gesamtprofil.
-
10C zeigt einen Querschnitt durch die beiden Profile 450 und 452 nach
einem Bohren und/oder einem Fräsen einer Aussparung 456.
Die Aussparung 456 erstreckt sich durch das Verbindungsteil
des U-Profils 450 in das Epoxy-Profil 452. Durch
das Ausbilden der Aussparung 456 wird das U-Profil 450 in
zwei freistehende Metallleisten 458 unterteilt. Die freistehenden
Metallleisten 458 bilden die Pole des im Weiteren hergestellten
Magnetjochs.
-
Alternativ
auch alle anderen Verfahren, Teile zusammenzukleben, -schweißen
etc. angewendet werden, bei dem das Joch freigefräst werden
kann, da durch das Fräsen die geringsten Toleranzen erzielt
werden können.
-
Die
Aussparung 456 kann in ihrem unteren Bereich Verjüngungen
aufweisen. Beispielsweise hat die Aussparung 456 eine obere
Breite b4, eine mittlere Breite b5 und eine untere Breite b6. Die
Verjüngungen der Aussparung 456 mit der mittleren
Breite b5 und der unteren Breite b6 liegen bevorzugt in dem Epoxy-Profil 452.
In den Verjüngungen der Aussparung 456 können
in einem weiteren Verfahrensschritt Chipvorrichtungen fixiert werden.
Die obere Breite b4 kann beispielsweise zwischen 0,5 und 2 mm betragen.
Die mittlere Breite b5 und die untere Breite b6 sind entsprechend
angepasst.
-
Um
die auf der Chipvorrichtung ausgebildeten Leiterbahnen möglichst
nahe an den Polen des Magnetjochs anzuordnen, ist es vorteilhaft,
den Abstand zwischen den Polen möglichst gut zu tolerieren und
die Chipvorrichtung entsprechend vorteilhaft anzuordnen. Der Abstand
zwischen den Polen sollte dabei möglichst geringe Toleranzen
aufweisen. Über ein Bohren und/oder ein Fräsen
der Aussparung 456 ist ein Festlegen des Abstands mit Toleranzen
von höchstens 10 μm gewährleistet. Somit
ist es möglich, den Abstand zwischen den zwei freistehenden
Metallleisten 458 mit einer Genauigkeit von 10 μm
festzulegen. Zusätzlich ist durch das Festlegen des Abstands
zwischen den beiden freistehenden Metallleisten 458 über
ein Bohren und/oder ein Fräsen eine minimale Fertigungsstreuung
bei den später hergestellten Magnetjochen gewährleistet.
Gleichzeitig sind eine hohe Maßhaltigkeit und eine gute
Symmetrie 10 der Aussparung 456 gegeben.
-
Nach
dem Bohren und/oder dem Fräsen können Chipvorrichtungen 460 und 462 in
der Aussparung 456 fixiert werden. Beispielsweise erfolgt das
Fixieren der Chipvorrichtungen 460 und 462 über ein
Kleben. Dabei ist auch ein Stapeln der Chipvorrichtungen 460 und 462 möglich.
In Längsrichtung des Profils können somit mehrere
Systeme aufgebaut werden. Das Resultat ist in 10D dargestellt.
-
Die
Chipvorrichtung 460 kann beispielsweise einer der oben
beschriebenen Chipvorrichtungen oder einer Kombination aus diesen
entsprechen. Auf der Chipvorrichtung 462 können
Komponenten zum Ansteuern der Chipvorrichtung 460 integriert
sein.
-
10E zeigt eine Seitenansicht zum Darstellen eines
Trennens der Profile 450 und 452 in mehrere Einzelsysteme.
Das Ausbilden einer Schnittebene 464 erfolgt dabei über
die bekannten Trennmethoden.
-
In
den oberen Absätzen sind die Polstücke als Dornen
bezeichnet. Eine dornenähnliche Form ist für die
Polstücke vorteilhaft. Allerdings ist die vorliegende Erfindung
nicht auf dornenähnliche Polstücke beschränkt.
Zusätzlich ist die vorliegende Erfindung in den oberen
Absätzen anhand eines als verstellbare Spiegelplatte ausgebildeten
Stellelements beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch
nicht auf eine verstellbare Spiegelplatte eingeschränkt. Anstelle
der Spiegelplatte kann das mikromechanische Bauteil mit dem magnetischen
Antrieb auch ein anderes Stellelement aufweisen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - EP 778657
B1 [0004]
- - WO 2005/078509 A2 [0004]